10 junho 2018

A Evolução do WiFi

A Casa Inteligente é uma evolução da Casa Conectada, que, por sua vez, é uma evolução da Automação Residencial mais “tradicional”. Esta evolução se baseia em alteração de modelo de negócios, simplificação de sistemas, maior integração entre fabricantes e possibilidade de crescimento pontual.

A grande maioria das tecnologias necessárias para viabilizar esta evolução já existiam; até mesmo a Internet das Coisas não é propriamente uma nova tecnologia. O que tem ocorrido é a evolução destas tecnologias já conhecidas para atender às novas necessidades que se apresentam na evolução até a Casa Inteligente.

São casos típicos o Bluetooth que ganhou uma versão em rede (Mesh) e os protocolos ZigBee e Zwave que estão ganhando novas versões com maior segurança, criptografia e maior facilidade de uso.

A Internet, por sua vez, é algo vasto, e não pode ser tratada como uma única tecnologia. Um de seus ramos, a conexão sem fio, também conhecida como WiFi, é muito utilizada tanto nas comunicações mais tradicionais de computadores e celulares à rede Internet, quanto nas comunicações com equipamentos inteligentes como sensores e assistentes pessoais como o Alexa.

O WiFi mais comum apresenta algumas características que não são ótimas para aplicações como a Casa Inteligente: seu alcance, por exemplo, tem limitações que dificultam seu uso em grandes áreas ou através de obstáculos como paredes e lajes.

Mas, sempre que uma tecnologia apresenta desvantagens aparecem soluções para minimizar estes entraves.

A solução para resolver o problema de alcance do WiFi é o uso de mais de um roteador, localizados em pontos que garantam a cobertura necessária. Estes roteadores são configurados como pontos de acesso (AP – Access Points), com o mesmo nome de identificação da rede e a mesma senha (ou outra forma de validação). Assim, o cliente (smartphone por exemplo), pode se conectar a qualquer dos pontos de acesso sempre achando que está na mesma rede. Esta solução funciona adequadamente, mas tem seus pontos de preocupação.

Nesta solução, os AP´s têm que ser do mesmo fabricante e têm que falar diretamente com o roteador principal, seja através de cabos (dificultando sua instalação), seja compartilhando da mesma banda que é oferecida ao usuário (diminuindo a performance de comunicação do sistema). E cada fabricante tem a liberdade de definir como acontece a comunicação entre seus AP´s.

A WiFi Alliance, uma organização mundial de empresas envolvidas na comunicação sem fio focada em definir padrões e critérios para garantir o uso correto e adequado da tecnologia, viu a necessidade de criar algumas diretrizes e especificações que padronizassem a forma de se implementar redes com múltiplos AP´s de forma consistente.

Temos, então o WiFi CERTIFIED EasyMesh, que busca padronizar o uso de múltiplos AP´s em instalações WiFi. 

Entre as vantagens ao se adotar esta certificação podemos citar:
  • ·       Projeto flexível: Cobertura estendida pelo uso de múltiplos AP´s sem a necessidade de cabeamento
  • ·       Fácil instalação: Configuração automática de dispositivos
  • ·       Inteligência na rede: Rede com organização e adaptação automática para garantir a melhor cobertura e performance
  • ·         Balanço de carga: Dispositivos cliente são guiados a se conectarem ao AP que melhor atenderá suas necessidades
  • ·         Escalabilidade: novos AP´s de qualquer fabricante podem ser adicionados automaticamente à rede a qualquer instante.


E como isso vai funcionar?

Vamos ser um pouco mais técnicos.

O programa WiFi EasyMesh define os protocolos de controle entre os AP´s, os mecanismos de roteamento do tráfego na rede e os “data objects” necessários para permitir a fácil inclusão de novos AP´s à rede. Esta inclusão se expande para incluir o controle e o gerenciamento destes AP´s dentro da rede WiFi EasyMesh.

Uma rede WiFi EasyMesh é composta por um controlador que gerencia a rede e os AP´s conectados a esta rede, que são chamados de agentes. Em geral o controlador WiFi EasyMesh está localizado no gateway ou roteador que conecta a rede doméstica ao provedor de serviços de conexão (Internet), podendo este gateway também ser um agente da rede, se ele permitir conexões WiFi de clientes. Este controlador, contudo, pode estar localizado em qualquer lugar da rede, não necessariamente no gateway.

O número de dispositivos em uma rede WiFi EasyMesh depende das necessidades do local; podemos ter instalações com um controlador e dois agentes, enquanto outras instalações podem contar com um controlador e uma quantidade muito maior de agentes. A única exigência é que haja apenas um controlador.

Em muitas residências não há disponibilidade de Ethernet (conexão cabeada) em todos os locais. De forma a que isto não interfira na localização ótima dos AP´s, a WiFi EasyMesh oferece uma série de possibilidades de conexão entre seus nós, incluindo WiFi, Ethernet e aqueles que seguem o protocolo IEEE 1905.1. Os principais são:
  • ·         Wi-Fi 2.4 GHz
  • ·         Wi-Fi 5 GHz low band: channels 36~65, U-NII-1, U-NII-2ª
  • ·         Wi-Fi 5 GHz high band: channels 100~165, U-NII-2C, U-NII-3
  • ·         Ethernet


Nas redes WiFi EasyMesh o controlador é um dispositivo lógico que pode ser instalado em qualquer dispositivo da rede, compartilhando suas funções com as do dispositivo.  O controlador é responsável pela inclusão de novos dispositivos à rede e pela definição de suas funções. Ele também gerencia todos os agentes de sua rede. O controlador recebe informações de métricas e de capacidades de cada dispositivo e controla os parâmetros operacionais dos AP´s, tais como canais de comunicação, topologia e roaming de clientes entre agentes. Ele também envia comandos aos agentes para garantir o balanceamento de cargas e para outras funções gerenciais.

Todos os AP´s em uma rede WiFi EasyMesh são agentes. Os agentes também são uma entidade lógica que executa comandos vindos do controlador e informa suas métricas e capacidades ao controlador e a outros agentes. Este agente também é a interface WiFi com os dispositivos clientes.

Dispositivos clientes como smartphones, TV´s e notebooks se conectam aos agentes usando uma conexão WiFi padrão. Os agentes entregam os dados aos seus destinos, podendo ser um outro AP ou a própria Internet, através de links dedicados. Os links com os clientes e entre os agentes podem utilizar rádios separados para aumentar a performance, mas isso dependerá das características de cada agente. A rede WiFi EasyMesh pode dinamicamente alterar as rotas tanto dos links dos clientes quanto entre agentes visando se adaptar às condições de momento da rede.

Uma rede WiFi EasyMesh foi desenvolvida para ser colocada para funcionar em minutos, mesmo sem experiência técnica, independentemente do fabricante. Uma vez que o controlador é definido, este se responsabiliza por configurar os demais AP´s como agentes da rede. Novos agentes são adicionados à rede de forma automática pelo controlador.

“Onboarding” é o processo de inclusão de um dispositivo na rede WiFi EasyMesh, usando WiFi ou conexão cabeada. Uma vez que um agente é conectado à rede WiFi o protocolo inicia o processo de inclusão, onde o controlador questiona cada agente sobre itens como a quantidade de rádios e quais versões de WiFi suporta. Estas informações também são passadas aos demais agentes. Com essas informações, o controlador decide a melhor configuração para cada dispositivo. O controlador também define a topologia a ser usada, podendo alterá-la quando determinar necessário.

Dentre as capacidades gerenciais que o controlador pode tomar, baseado nas informações que recebe dos agentes, estão: instruir agentes a mudar de canal, aumentar ou diminuir a potência de transmissão, ou pedir que o agente quando uma certa quantidade de banda for consumida.

O controlador pode, ainda, comandar ou sugerir a um cliente que mude sua conexão para um outro agente, visando melhorar a performance deste cliente.

Em resumo, a rede WiFi EasyMesh pode ser considerada como uma rede de gerenciamento da rede WiFi padrão, visando facilitar sua instalação e modificações, maximizar a performance e garantir cobertura de WiFi por todo o ambiente.

Mas talvez o maior valor da WiFi EasyMesh é ser uma infraestrutura pensada para a Casa Inteligente e o uso da Internet das Coisas. Quando pensamos em Casa Inteligente temos que pensar que sua implementação será feita gradualmente, como o acréscimo pontual de dispositivos ao longo do tempo. Podemos começar com um assistente virtual e algumas lâmpadas, mais tarde acrescentar um controlador de temperatura. Depois podemos pensar na TV, no streaming de vídeo e na parte de áudio. E vamos assim crescendo o sistema dentro da Casa Inteligente e com isso a necessidade de cobertura e performance de nosso WiFi (talvez ainda sofrendo interferências de Bluetooth e ZigBee).

Assim, seria muito bom termos uma infraestrutura de WiFi que estivesse sempre buscando sua melhor performance e que facilmente pudesse crescer, acrescentando, por exemplo, um AP na garagem (não tinha pensado nisso antes, mas minha furadeira de bancada agora é IoT)!

31 maio 2018

Os “Pequenos” Desafios Tecnológicos da Casa Inteligente




Neste momento da Casa Inteligente e da Internet das Coisas muito das tecnologias necessárias estão prontas. Há várias opções de comunicação sem fio (ZigBee, Zwave, WiFi, Bluetooth, etc.), o caminho para a Nuvem está funcionando e as plataformas de inteligência artificial estão disponíveis.

Obviamente que novas tecnologias são sempre bem-vindas, mas para atender às necessidades da Casa Inteligente já temos o suficiente. Contudo, olhando para a comunicação sem fio dentro de nossas residências, notamos que para as várias opções mencionadas acima, cada uma tem características que a diferencia quanto ao seu uso.

Para a transmissão de imagens e vídeos de câmeras, WiFi é a mais adequada. Contudo, tem alto consumo de energia e somente se adequa para equipamentos alimentados externamente.

Já para o comando de fechaduras inteligentes, que utilizam baterias, WiFi seria proibitivo, portanto prefere-se ZigBee, ZWave ou Bluetooth. O mesmo se aplica a qualquer dispositivo alimentado por baterias, como a maioria dos sensores.

A escolha também passa por assuntos como alcance e identificação do usuário, onde cada uma das opções tem suas vantagens e desvantagens. O resultado é que em uma Casa Inteligente haverá mais de um protocolo de comunicação sem fio sendo usado.

E aí nasce uma nova preocupação: as possíveis interferências entre estas redes de comunicação. As causas destas interferências podem ser variadas, como utilização de frequências próximas, excesso de potência no transmissor, ou mesmo falha de blindagem em alguns componentes dos dispositivos. Estas interferências estão diretamente relacionadas com a proximidade entre os equipamentos, o que pode ocorrer com facilidade em uma residência.

É o caso, por exemplo, de um vídeo porteiro inteligente e uma fechadura inteligente. O vídeo porteiro é alimentado externamente e se comunica com o mundo usando WiFi. Ele também se comunica com a fechadura por ZigBee. A fechadura é alimentada por baterias e se comunica usando ZigBee.

Este vídeo porteiro poderia ter problemas de interferência por conter as eletrônicas de ambos os rádios (WiFi e ZigBee) dentro dele. E como resolver, ou pelo menos, minimizar este problema? Como afastar um rádio do outro?

A Amazon acaba de patentear uma nova ideia que visa resolver este problema (não posso dizer que seja uma nova tecnologia). Nesta ideia, que ainda não é um produto, ela retira um dos rádios da câmera e o coloca no cabo de alimentação, a uma certa distância da câmera. A câmera se comunica com este rádio pelo cabo de alimentação (especial). É algo como o carregador de notebook que fica no meio do cabo de alimentação.


Não podemos dizer que não seja uma má ideia, mas com certeza traz algumas consequências a serem consideradas. Uma delas é a necessidade de cabos especiais, que contêm o rádio. Outra é onde posicionar e fixar este cabo com rádio de forma a manter a comunicação com boa performance. E ainda, não nos esqueçamos que cabos são ótimos absorvedores de interferências, significando que estes cabos devem ser especiais, blindados e protegidos, encarecendo o produto.

Sinceramente, não vejo futuro nesta ideia, mas sabemos que as empresas gostam de proteger suas ideias com patentes, mesmo aquelas que eles próprios não veem futuro.

30 maio 2018

Casa Inteligente no Brasil – Parte 1 - Produtos


Muito se tem falado que o mercado da Casa Inteligente e, consequentemente o uso de Internet das Coisas, fará com que muitos fornecedores tenham que mudar seu viés de vendedor de produtos para prestador de serviços.

Como a Casa Inteligente é um mercado muito calcado em produtos pontuais os quais, aos poucos, vão se integrando para dar “Inteligência” à nossa Casa, a primeira discussão é quem venderá estes produtos, pois sem sua venda não há, obviamente, espaço para a prestação de serviços em escala que mereça atenção.

Se olharmos para o mercado americano, os caminhos para a venda de produtos estão a cada dia mais claros. Temos as gigantes como Best Buy e a Amazon que vendem em lojas físicas ou online. E temos talvez milhares de fornecedores menores vendendo diretamente online. Este último grupo inclui os próprios fabricantes destes produtos “inteligentes”, que preferiram não depender apenas da venda através de terceiros.

Mas vemos que os grandes varejistas são muito importantes, tanto pela abrangência quanto pelo possibilidade de diversidade, oferecendo um leque enorme de fabricantes ao cliente. E como estes varejistas funcionam?

Começaram usando o conhecido PPP (preço, produto e prazo). O fabricante se preocupa em divulgar e cuidar das campanhas de convencimento do público, os varejistas oferecem preços adequados e conseguem entregar os produtos em prazos muito rápidos.

Se o produto não tem qualidade, ele não é vendido através dos grandes varejistas. Se os fabricantes não podem atender a uma grande demanda, também não conseguem abrir esta porta e devem se contentar com seus próprios esforços de venda. E os grandes varejistas vão praticamente impor os preços, pois são os que conhecem melhor a concorrência. E qualquer questão de garantia ou de suporte é de responsabilidade do fabricante.

Mas este caminho “tradicional”, que é muito bom para vender televisores, computadores e máquinas de lavar, não estava funcionando tão bem para os produtos mais “inteligentes”, pois esta inteligência embarcada estava exigindo dos compradores uma certa inteligência acima da do “normal’. E eles só notavam isso depois de terem comprado e recebido o produto, não tê-lo feito funcionar adequadamente e ter que acionar o suporte do fabricante.

O suporte até que conseguia resolver os problemas em muitos dos casos, mas esta necessidade quase obrigatória estava causando um certo nível de frustração nos compradores que começou a inibir novas compras e a contaminar outros potenciais compradores.

E as vendas não deslancharam como todos gostariam de ver. Afinal, o mercado americano, com um perfil muito “Do-It-Yourself” (Faça-Você-Mesmo), sempre foi ávido por novidades tecnológicas. Afinal, o que estava acontecendo?

Simples. O comprador não sabia mais o que comprar e mesmo se ainda queria comprar. Tudo começou a ficar confuso: preocupações com compatibilidades, configurações, acertos de parâmetros... Ele já tinha um assistente virtual mas descobriu que as lâmpadas inteligentes que ele comprou não eram compatíveis. A caixa de som sem fio não conseguia se conectar com seu WiFi. O termostato inteligente até que controlava bem a temperatura da sua casa, mas não conseguia saber que o morador estava chegando porque o sensor de presença da garagem ou comandava as luzes ou avisava o termostato da sua presença.

O comprador pesquisava na Internet, mas nada era muito esclarecedor: fabricantes prometendo de tudo e críticos mostrando os problemas sem dar as soluções. Ele ia até a loja, mas os vendedores somente conheciam os produtos que eles mesmos vendiam. E. no final, depois de mesmo assim comprar algo, ele iria precisar do suporte do fabricante. Este, por sua vez, só sabia detalhes do seu produto e daqueles com os quais o seu produto foi testado.

Frustrações inibindo a venda, frustrando os varejistas. E a cada dia novos produtos chegando, aumentando o caos.

Eis que uma destes grandes varejistas decide investir em resolver este problema. Ele já tinha enfrentado um problema em menor escala com a venda de notebooks e similares e havia desenvolvido uma espécie de serviço gratuito com técnicos treinados para ajudarem o comprador com a escolha e até ajudavam nos primeiros passos para começarem a usar o produto com alguma satisfação.

Ele também verificou que o comprador procurava seus técnicos mesmo algum tempo depois de ter comprado o produto, quando via que o suporte remoto oferecido pelo fabricante não era suficiente para seu nível de inteligência. E como este varejista tinha uma presença física e geograficamente bem distribuída, sempre haveria uma loja perto do comprador.

Porque não usar esta equipe de técnicos para agora também oferecer suporte aos produtos “inteligentes” chegando ao mercado? E assim lançaram o “Total Tech Support”, um contrato anual de prestação de serviços a um custo de US$200,00 (duzentos dólares americanos).

Este contrato oferece atendimento telefônico e online 24 horas por dia e atendimento nas lojas para computadores, tablets e impressoras. E a um custo de US$49,99 visitas técnicas para resolver na residência problemas com estes equipamentos e também uma série de produtos do que eles chamam de “Casa Conectada” (WiFi doméstico, câmeras WiFi, lâmpadas, campainhas, termostatos, controle de porta de garagem, fechaduras e assistentes de voz).

Na propaganda dizem ainda que o suporte é para “...TODA a tecnologia em sua casa – não  interessando onde ou quando você a comprou” (dedicated to supporting ALL the tech in your home — no matter where or when you bought it).

Não estou querendo fazer propaganda deles, mas sim tentar analisar este modelo de negócios dentro da realidade brasileira. Afinal, se queremos fazer parte dos trilhões de dispositivos e de dólares que o mercado de IoT promete, parte dele estará na Casa Inteligente e, mais importante ainda, será ela o principal canal para a disseminação ao público em geral dos desafios e benefícios do uso da Internet das Coisas para o bem-estar do ser humano.

O que podemos aprender deste modelo? O que precisamos modificar? O que precisamos criar do zero? Tentando responder a esta pergunta, precisamos analisar alguns pontos deste modelo americano, não necessariamente nesta ordem:
  • Disponibilidade de produtos inteligentes para o consumidor em geral, seja através de fabricação própria seja por importação com preços aceitáveis.
  • Interesse do possível comprador em investir em tecnologias da Casa Inteligente
  • Volume de vendas suficiente para que possam existir varejistas interessados em cobrir boa parte do território brasileiro com lojas físicas e vendas online.
  • Profissionais capacitados para fornecer o suporte necessário, tanto através do fabricante quanto através dos varejistas, tanto antes quanto após a compra.
  • Interesse do comprador em pagar por um contrato de suporte que o atenda em vários produtos inteligentes

Neste artigo vamos falar do primeiro ponto: a disponibilidade de produtos inteligentes. Os demais pontos serão tratados em artigos futuros, visando finalizar o conjunto com um modelo simplificado de comercialização a longo prazo de produtos relacionados com a Casa Inteligente.

Os produtos da Casa Inteligente podem ser divididos em dois grandes grupos: ou são equipamentos concebidos para trazer novas funções, ou são equipamentos normais que incluem novas funcionalidades não usuais à sua função básica. Uma câmera inteligente que detecta rostos e lhe avisa quem está na sua porta através do celular se enquadra na primeira categoria. Já, uma geladeira que lhe avisa que um determinado produto acabou ou passou do prazo de validade está na segunda categoria.

Comecemos pelo segundo grupo. Estamos falando de eletrodomésticos principalmente. Aqui, o mercado é dominado pelas grandes marcas, todas elas internacionais ou de alguma forma ligadas a grupos internacionais, o que significa que seus esforços de produtos inteligentes estão ligados diretamente a o que estas empresas planejam mundialmente.

Todas elas, de alguma forma, estão desenvolvendo produtos com alguma inteligência local e conectividade. Contudo, vemos que ainda estão na fase de brincar e sondar. Colocam algumas funcionalidades e componentes a mais nos eletrodomésticos e os colocam à venda por preços absurdos, mesmo para os padrões americanos.

Se quisermos comprar um destes produtos no Brasil temos que procurar muito, pagar caro, não ter suporte adequado (pelo menos para a inteligência) e muito provavelmente não contar com uma inteligência em português que conheça o Brasil.

Então, nossa Casa Inteligente não deve contar com estes tipos de produtos tão cedo, salvo algumas exceções como as TV´s, fechaduras e aparelhos de ar condicionado.

Já com o primeiro grupo, dos equipamentos desenvolvidos para a Casa Inteligente, a coisa é bem diferente.

Neste grupo encontramos produtos nacionais e importados, nos mais variados preços, disponíveis de alguma forma no mercado nacional. Vemos que a grande maioria dos produtos nacionais são na realidade focados no conceito de automação residencial, incluindo funções de controle de iluminação e vigilância, mas encontramos pouquíssimos gadgets. Este quadro é bem inverso ao padrão americano.

Quando os produtos focam na automação residencial, ou são oriundos dela, eles ainda apresentam características como não compatibilidade com produtos de terceiros, sendo, na realidade, um sistema de automação “tradicional” que foi simplificado e modularizado para diminuir o investimento inicial.

Este foco em um único fabricante para garantir a compatibilidade não é adequado para a ideia de se importar um modelo de negócios como o descrito acima. Se queremos expandir o mercado da Casa Inteligente precisamos ter produtos que atraiam os varejistas e seus clientes.

Sob esta perspectiva, o que se recomenda é que os fabricantes nacionais se especializem em um determinado segmento e que sempre busquem utilizar os padrões do mercado. Isto significa que teríamos que começar a ver fabricantes especializados em comandos de iluminação (relés e dimmers), em sensores, em gateways, em câmeras, em fechaduras, etc., todos garantindo um mínimo de possibilidade de comunicação ente si. Cada um teria que desenvolver sua infraestrutura na Nuvem e um aplicativo para possibilitar o uso individual de seus produtos. Mas também teria que ter consciência de que deveria ser possível que gateways (ou pequenas centrais) de terceiros pudessem se comunicar com seus produtos e prover o nível mínimo de comunicabilidade e de centralização de comandos e operação em um único aplicativo.

Pode até não parecer uma forma muito adequada de um fabricante entrar no mercado de Casa Inteligente: um produto muito específico, que limita sua abrangência na oportunidade. Mas é desta forma que ele poderá ter um produto produzido em larga escala, reduzindo o custo, para ser vendido através de redes de varejistas ou mesmo lojas online, e cujo sucesso dependerá de sua qualidade e preço.

E com um pouco mais de investimento, o fabricante poderá desenvolver variantes de seus produtos que atendam a mercados de outros países e com isso expandir seu universo de vendas utilizando os varejistas internacionais e a própria venda online.

Já, pensando nos fabricantes internacionais que ainda não entraram no país de forma oficial, eles precisam entender que se quiserem fazer parte deste mercado precisam entender e atender às normas e legislações do país, precisam ter presença local e precisam buscar formas de compatibilizar seus preços internados ao poder de consumo dos brasileiros.


Assim, tendo fabricantes nacionais focados em qualidade e preço de produtos específicos e tendo os fabricantes internacionais trazendo seus produtos ao país com preço e suporte adequados, teremos uma massa crítica de produtos para que os varejistas se interessem em entrar neste mercado de forma consistente e lucrativa.

No próximo capítulo deste conjunto de artigos abordaremos como atrair grandes varejistas a um mercado ainda não massificado no Brasil.